[发明专利]一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪控制方法

摘要

本发明公开一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制方法，该方法是在常规扰动观察法的基础上加入自适应预测机制，通过采样当前及过去若干时刻光伏阵列电压，采用自适应预测机制预测下一时刻的光伏阵列输出功率，并结合扰动观察法提前对光伏阵列电压的扰动方向做出判断，从而提高跟踪速度，同时兼顾系统的控制精度，减少功率损耗，实现快速稳定的光伏系统最大功率点跟踪控制。该控制方法克服常规MPPT算法跟踪速度慢、稳定性差、控制复杂等缺点，并对日照强度低及日照强度快速变化环境下的误判现象进行抑制。该控制方法简单，易于软件编程实现，能够有效提高光伏发电系统的效率，在光伏系统应用中，具有很大的应用价值。

主权项

1.一种基于自适应预测的光伏系统最大功率点跟踪控制方法，其特征在于以下步骤：首先通过微控制器采样当前及过去N个时刻的光伏阵列输出电压，及光伏阵列当前时刻的输出电流，并计算当前时刻光伏阵列输出功率。其次根据自适应预测机制的原理，由当前及过去N个时刻的光伏阵列电压预测得到光伏阵列下一时刻的输出功率。自适应预测机制采用有限脉冲响应(FIR)的自适应预测模型，预测模型可表述为公式(1)：y^(n+1)=ΣK=0N-1hkx(n-k)=HN′XN(n)---(1)]]>其中为下一时刻预测输出，H_N为预测机制的加权系数向量，X_N(n)为预测机制的输入向量。FIR自适应预测模型的系数向量在线调整准则采用LMS算法，算法可表述为公式(2)：H_N(n+1)＝H_N(n)+2μe(n)X_N(n)            (2)其中μ为预测收敛的步长因子，e(n)为预测输出与期望输出的误差。最后采用扰动观察法进行判断下一时刻的电压扰动方向。将预测得到的下一时刻光伏输出功率与当前时刻输出功率进行比较，并结合当前时刻的光伏阵列电压与前一时刻的光伏阵列电压的比较，提前预判下一时刻扰动的方向。具体的判断方法如下：当且u(n)＞u(n-1)，或且u(n)＜u(n-1)时，光伏阵列输出电压为u(n+1)＝u(n)+Δu。当且u(n)＜u(n-1)，或且u(n)＞u(n-1)时，光伏阵列输出电压为u(n+1)＝u(n)-Δu。其中Δu为足够小的扰动步长，最大程度减小系统在最大功率点附近的振荡，为下一时刻预测功率，P(n)为当前时刻输出功率，u(n)、u(n-1)为光伏阵列输出电压。通过不断扰动跟踪，使光伏阵列快速稳定的工作在最大功率点。